150噸轉爐電除塵器防泄爆工藝研究

張苓志 李志廣 張勇

摘 要：通過對轉爐電除塵技術的研究，系統分析了產生泄爆的原因，提出了避免泄爆的有效措施，較大程度穩定了轉爐的生產節奏，延長電除塵器壽命。

關鍵詞：轉爐電除塵；靜電除塵器；泄爆

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.044

1 引言

轉爐一次煙氣除塵與回收的干法技術在經過魯奇和蒂森公司的相繼推廣和應用后，目前已被全世界冶金行業所接受。近年來伴隨著國家節能環保政策的強力實施，轉爐干法除塵技術在國內得到了大面積的推廣。

目前國內外鋼鐵企業轉爐煙氣除塵與回收主要采用兩種方法，一種是煤氣濕法（OG法）凈化回收系統，一種是煤氣干法（LT法）凈化回收系統。安鋼原有轉爐除塵系統均為濕法除塵（OG法），2017年經技術改造后，全部更換為干法除塵（LT法）。相比原有的濕法除塵（OG法），干法除塵（LT法）在除塵效率、能耗、環境保護方面都具有明顯優勢[1]：一是除塵凈化效率高，能夠實現含塵量小于15 mg/m3排放，完全滿足國家相關環保要求；二是該系統由于采用干法處理，不存在二次污染和污水處理；三是降低了能耗，回收的煤氣發熱值高，回收的粉塵可再次利用；四是占地面積小，設施集中度高，便于管理和維護。

轉爐干法除塵系統在安鋼是第一次使用，在使用過程中，多次出現因靜電除塵器泄爆從而導致轉爐煉鋼中斷的事故，對生產組織影響較大。因此，有效地降低干法除塵系統的泄爆率有利于保證安鋼150噸轉爐的正常生產以及干法除塵系統的安全穩定運行。

2 轉爐電除塵系統工藝介紹

轉爐在吹煉過程中產生的高溫煙氣首先被爐口上方活動煙罩捕集，煙氣經過汽化冷卻煙道，在汽化冷卻煙道內實現對煙氣進行初次降溫至800℃～1000℃，同時回收部分內能。然后進入蒸發冷卻器內，煙氣被進行二次降溫至280℃左右，并蒸發冷卻器能夠捕集粗顆粒粉塵，使其沉降排出并通過輸灰裝置送至粗灰倉。而后煙氣進入四個圓筒形電除塵器進行再次除塵，通過電除塵器收集下的粉塵通過內置鏈式輸灰機排出并通過外部輸灰機裝置送至細灰倉。除塵后的煙氣再經除塵風機送至切換站，煙氣根據要求可以實現煤氣放散或回收的快速切換。

3 電除塵器泄爆定義及條件

3.1 泄爆的定義

在靜電除塵器電場內部，在一定條件下當轉爐煙氣內的CO與O2因燃燒不充分發生爆炸時，煙氣體積會迅速膨脹，導致除塵器電場內部壓力超過泄爆閥設定值，致使泄爆閥開啟稱為泄爆。

3.2 泄爆產生的條件[2]

（1）可燃氣體與氧氣混合比例達到爆炸極限，即CO≥9%，O2≥6%；（2）混合氣體的溫度在最低著火點以下：CO≤610℃，H2≤645℃；（3）有火種，即靜電除塵器內電極放電，產生電火花。

4 電除塵器泄爆故障分析

通過整理分析電除塵器泄爆原因，在以下幾種情況下靜電除塵器容易發生泄爆：

（1）原材料中加入的廢鋼、石灰等潮濕，會導致產生的水蒸氣進入靜電除塵器，被高壓電離生成氫氣和氧氣，其含量超過爆炸極限，從而使電除塵器泄爆。（2）轉爐吹煉前期碳氧反應十分劇烈，導致CO迅速產生，此時如果產生的CO在爐口沒有被完全燃燒而進入靜電除塵器，在會與開吹前煙道中的空氣進行混合，從而會在靜電除塵器內產生爆炸，泄爆閥自動泄爆，導致轉爐在吹煉中出現突然中斷事故。（3）轉爐吹煉開始下槍吹氧后，若氧槍未打著火，使得煙氣中的O2含量過高，導致游離態氧氣進入靜電除塵器，從而產生泄爆。（4）吹煉過程中出現事故提槍，二次下槍后吹氧如果氧氣流量控制不合理，CO未能完全燃燒生成CO2，導致富余氧氣進入靜電除塵器，從而發生泄爆情況。

5 泄爆的預防措施

從泄爆現象的根源出發，CO在空氣中的爆炸極限范圍為：12.5%～74.2%，防泄爆其實就是控制轉爐煙氣中CO與O2的混合濃度達到爆炸極限范圍[3]。針對電除塵系統泄爆現象的特點，采取的工藝措施有：

（1）保證入爐原材料質量。必須保證轉爐用廢鋼、石灰、輕燒白云石、石灰石等入爐料干燥、無水汽。廢鋼潮濕時，可先將廢鋼加入爐內進行預熱2～4 min之后再兌鐵水，預熱時爐口與煙罩要保持一定傾斜角度，不得正對煙罩；煙罩漏水時嚴禁生產。（2）穩定轉爐裝入制度。轉爐裝入制度按照先加廢鋼后兌鐵水模式，操作過程中加完廢鋼后前后搖爐1～2次，兌完鐵完成后再次搖爐的原則，保證廢鋼預熱充分。（3）優化吹氧流量控制。在轉爐開吹前期，合理控制碳氧反應速率，按一定的速率曲線緩慢上升，以利于CO能在爐口完全燃燒生成CO2，安鋼第二煉軋廠在轉爐冶煉過程中按照開吹氧氣流量20000～21000Nm3/h、槍位1850mm直至點火全部正常來進行控制，將CO與O2的混合濃度控制在爆炸范圍之外，可有效避免泄爆現象發生。（4）強化下槍點火操作。對于第一次下槍30～45 秒內如果點不著火，此時必須立即提槍，再下槍點火前需前后搖爐操作；如果多次下槍仍然點不著火，可適當兌鐵后再次下槍點火。再次下槍吹煉前先向爐內吹大壓氮氣（0.85～0.95Mpa）、低槍位（1800～2000mm）后再切換至氧氣點火開吹，這種方法可以有效的把輕薄料或結渣吹掃開并有效的把水分解的和空氣中的O2氣排除出去。向煙氣管道中吹入一定量的氮氣時，需要觀察電除塵器煙氣含量分析儀，當煙氣含量降至13%以下時方可吹煉。

6 結語

隨著安鋼除塵“濕改干”工程的全面竣工并投入使用，如何保證電除塵系統穩定成為提高生產效率的關鍵。通過對電除塵器產生泄爆的原因進行分析，制定可行有效地工藝控制措施，2018年一季度三座轉爐電除塵器泄爆事故僅發生2次，有效提高了轉爐電除塵系統的可靠性和安全性。

參考文獻：

[1]蒲國慶.淺析八鋼150噸轉爐干法除塵系統泄爆原因及預防措施[J].寶鋼技術，2013（03）：107-110.

[2]馬瑞楠，宋巖松.轉爐煉鋼干法除塵系統泄爆率影響因素研究[J].河北冶金，2014（07）：61-64.

[3]殷士杰.轉爐干法除塵應用技術[M].北京：冶金工業出版社，2011.